随着我国输变电工程建设的快速发展,高压输电线路周围各类施工吊车越来越多。而吊车操作者对高压知识了解胜少,对高压线安全距离存在认知盲区,所以经常发生因吊车过于靠近高压线而引发的高压线短路、跳闸事故,有些还造成了大面积的停电,使国民经济生产遭受了严重损失,对人们的日常生活与工厂的正常生产带来了巨大的影响,因此研制一套能够预防吊车与高压线碰撞的报警系统很有必要。本文主要对吊车防碰撞高压线报警系统进行了研究与设计,具体内容如下:
1)在调研了吊车防碰撞高压线报警系统国内外研究现状的基础上,本文首先提出预防吊车与高压线碰撞的核心问题——高压线的检测问题,然后介绍了四种常见的高压线检测技术,最后对它们的优缺点进行对比分许,确定本文最终采用近电感应技术;
2)根据系统采用的近电感应技术,搭建了高压线周围工频电场的Ansoft Maxwell仿真模型,分析了高压线以及吊车本身对高压输电线路周围工频电场的影响,得出距高压线等距离的电场近似相等的结论,以及影响高压线周围工频电场分布的最大因素;
3)在高压线周围工频电场仿真分析结果的前提下,提出了吊车防碰撞高压线的两种算法:GPS定位距离算法和逆模拟电荷算法,通过对这两种算法误差的对比分析,最终本文采用逆模拟电荷算法;
4)结合吊车防碰撞高压线报警系统的总体设计方案,对系统的软硬件进行详细设计,其中硬件设计包括工频电场传感器、CPU模块、前置放大电路、PGA(程控运放)电路、GPS模块、无线模块和声光报警电路等的电路设计,软件设计包括主程序、ADC采样程序、吊车防碰撞高压线算法、无线模块和声光报警模块等的软件设计;
5)完成吊车防碰撞高压线报警系统之后,搭建了工频电场的标准模型,对系统进行了参数校准以及环境因素对电场值的修正,实地测试了系统的完整性与可行性,最终验证了该系统具有预防吊车碰撞高压线报警的功能,并且具备实用性强、价格便宜、易于安装、便携式等特点。